高温烟气阀门对水泥余热发电的影响

自2006年起，国家发改委要求，新建新型干法水泥生产线同时配套建设余热发电。截止2010年，预计约有近700条生产线上配备了余热发电项目，超过总新型干法水泥生产线数量的50%。水泥余热发电技术的应用和推广也已经成为水泥行业落实国家节能减排政策的重要着力。

自2006年起，国家发改委要求，新建新型干法水泥生产线同时配套建设余热发电。截止2010年，预计约有近700条生产线上配备了余热发电项目，超过总新型干法水泥生产线数量的50%。水泥余热发电技术的应用和推广也已经成为水泥行业落实国家节能减排政策的重要着力。随着运行时间的推进，水泥窑纯低温余热发电技术也暴露出一些问题。经过几年时间的运行，一部分余热发电机组已经开始出现了运行故障、发电效率降低等问题，面临大批量的项目维修、技术改进工作。高温烟气阀门作为连接熟料线与余热发电的纽带，关系到熟料线与余热发电的正常运行，同样也出现了不少问题。下面针对的运行中高温烟气阀门出现的问题进行简单的分析探讨，有助于今后新建余热发电在设计和设备采购中加以借鉴和注意。

1、AQC锅炉进口阀门阀板严重磨损

AQC锅炉进口阀门阀板出现严重磨损后，往AQC锅炉烟气量增大，引起蒸发量增加，影响锅炉的正常运行，篦轮机出风口抢风，影响水泥线二次风、三次风调节，严重影响了熟料线的正常生产。由于生产线出现不正常的情况，导致入沉降室温度超过600℃以上，有时甚至超过800℃以上，且要把沉降室温度降下来基本上要2个小时左右，严重会造成沉降室管道的耐火混凝土烧脱，锅炉进口温度过高，容易引起锅炉烧坏隐患。

AQC锅炉进口阀门一般设置在篦冷机中部靠前，此地方温度不正常的时候都超过600℃，甚至超过800℃。水泥窑运行经常要根据三次风温度或熟料产量，来调节燃煤、调整篦床的走料厚度，在操作过程中极易出现料层太薄、使料层阻力变小、冷却风量增加、出现飞砂现象，由于飞砂都是熟料颗粒和粉尘，颗粒的具有温度高、硬度高，烟气直接冲刷在阀门阀板上，同时碳钢阀板或不锈钢阀板，在高温情况下，其机械强度下降一半以上，(426℃是碳钢阀板的机械强度和其它机械性能下降一半)，阀板出现变形磨损。

目前AQC锅炉进口阀门一般均为电动百叶阀，各个设计单位所提的参数各有不同。最通常设计其一取风口温度600℃，阀体材质20G内部采用硅酸钙板和浇注料做内保温，阀板材质1Cr18Ni9Ti，当温度高于650℃，阀板材质采用0Cr25Ni20，双面采用焊2Cr13龟夹网加耐高温耐磨浇注料;其二，取风口温度450℃，短时最高650℃，阀体材质,16Mn，阀板材质1Cr18Ni9Ti;其三，取风口温度450℃，阀体材质,16Mn，阀板材质16Mn。第一种做法我们在某条余热发电上使用了三年多时间，到目前还没有出现磨损，使用寿命比较长。为了保证浇注料与龟甲网结合，制作时在浇注时在龟甲网上经过处理，达到吸收两种材料不同膨胀系数所产生的应力。第二种做法据了解某阀门厂配套在安徽某条线上使用不到半年阀板和阀轴就磨损完了。篦冷机到沉降室管道阀前有120mm到150mm的内保温，阀后有25mm的龟甲网衬浇注料，此时阀体不衬浇注料，烟气经过阀体凹面，会产生紊流，产生更大的磨损。第三种做法一般是在取气口温度比较低的情况下采用该材料配置，不会因为高温阀板变形降低机械性能，但也因烟气含有的熟料颗粒，不到一年也就出现较大的磨损。除了采用第一种做法以外百分之八十的线都出现过阀板严重磨损的问题。

2、沉降室掺冷风阀开启时间和泄漏

电站运行时，由于水泥窑出熟料量有一定的波动量，导致窑头AQC炉进口废气温度波动很大，产生的蒸汽压力、温度变化也很大，造成汽轮机汽缸膨胀不均匀，会引起汽机振动，特别在三次风管塌料时冷却机风温急升时，采用窑头冷风阀进行掺冷风，降低废气温度，能起到明显降低AQC蒸汽温度的效果，从而稳定了汽机汽缸膨胀量在允许范围内，不会引起汽机振动。在调节AQC入口阀门开度的同时，掺冷风阀也是降低进AQC锅炉烟气温度的一个有效途径，因此该阀的开启时间长短就显得特别重要，可选型时往往忽视了阀门的全行程的时间，如果沉降室温度超过设计范围时阀板开启时间长，不能迅速的往沉降室加冷风降低烟气温度，给锅炉造成隐患。同时阀门的严密性也会影响烟气的温度。如果阀板的间隙大，沉降室压力与外界常温空气压力不一致,就必然存在漏风。一种是热烟气漏出系统，一种是常温空气顺着间隙进入。这两种漏风都会降低余热回收效率,由于沉降室烟温度远高于常温空气温度,所以常温空气通过阀板间隙进入，降低烟气温度。因此设计时应该着重考虑电动执行器的功率和转速，缩短阀门的全行程时间，以及阀门密封性能。

3、窑头旁路阀门磨损泄漏

窑头旁路阀往往没有受到足够重视，它是造成窑头锅炉出力不足的一个重要因素。运行中旁路风门开度太小，造成锅炉烟气温度降低;同样蓖冷机旁路风门开度大，会造成窑头锅炉的风量小，可见此阀的重要性。

篦冷机余风风量变化大，篦冷机的余风量随进入篦冷机内熟料量的增加而增大，尤其是当窑内出现结圈、窑中生料大量堆积的恶劣工况时，一旦窑圈崩塌使窑内黄料在极短时间内进人篦冷机，导致余风量增大到正常佘风量的1.5倍;温度变化大，正常情况下，出篦冷机余风温度约为200～250℃左右，随着篦冷机内熟料量的增加余风温度相应增高，一旦窑内出现上述恶劣工况，余风温度就可能会高达400℃以上;含尘浓度变化大。正常情况下，出篦冷机佘风含尘浓度为2～30g/Nm。左右，含尘浓度随篦冷机内细粉料的多少作相应的波动，一旦窑内出现上述恶劣工况，余风含尘浓度可能会增加到50g/Nm。以上。由于篦冷机余风的特点决定窑头旁路阀要做频繁的调节，因此必须保证该阀门调节的可靠性。

由于篦冷机余风具有温度变化大含尘浓度高，阀板容易出现严重磨损。阀门处于不是全开与全关状态，对阀板磨损比较厉害，而且具有一定的腐蚀性，阀板受到冲刷产生严重磨损，泄漏率增大，发现几条线出现阀板脱落，造成系统漏风严重。因此我们建议把阀板做防磨处理，阀板双面焊龟甲网衬耐磨浇注料，确保阀门的正常运行。

4、SP旁路阀漏风

锅炉旁路阀设置在高温风机与预热器之间，一般使用温度为330℃~450℃，该烟气使用温度波动较小，烟气含尘浓度在60~120g/Nm3左右，含尘量大，粒径小，平均粉尘粒径1～30μm，容易积灰，造成阀门打不开或关不上的问题，因此把该阀设计为倾斜式的结构。要求阀轴能长期使用不能生锈，阀体阀板在该使用温度情况下有足够的机械性能。该阀一般情况下该阀是在关闭状态，当SP锅炉检修时，才把阀门开启，因此它的主要性能是切断性能，关闭时的密封性能好，漏风对发电量影响很大，据有关专家测算每多漏风1%，发电量下降0.6%，因此必须严格控制，设计要求该阀漏风率越小越好。

SP炉阀门虽然磨损小和温度比较稳定，但SP炉的启停和入炉烟气量的调节涉及到窑系统工况的波动和窑尾高温风机电流的波动。SP炉启停操作和风量调节时，原则上只要保持C1出口负压和温度不变，就不会影响窑系统的稳定。实现这一原则的重要手段是SP炉进出口挡板、旁路挡板及窑尾高温风机液力偶合器三者的协调操作。因此，SP炉阀门要确保阀体阀板在该使用温度情况下有足够的机械性能，加大阀体和阀板的厚度，叶片之间采用密封条搭接，以降低阀门的泄漏率。

水泥生产和余热利用发电是一个统一的生产整体，每个设备只是这一整体的一个细节，做到各个设备相互之间最佳配合，保证烟气阀门的良好质量，保证水泥生产线、余热利用系统全面、可靠、合理的运行，使水泥生产系统与余热发电系统达到工艺上相互配合设备投资，节约能源，发挥最大的经济效益。